本文選題：長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵 + 高階Bragg波導(dǎo)光柵�。� 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著以波導(dǎo)光柵為代表的集成光器件的應(yīng)用,人們對(duì)于波導(dǎo)光柵的研究愈發(fā)廣泛。波導(dǎo)光柵可以在LiNbO_3晶體,聚合物,玻璃等多種材料上制備出來,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣。目前常見的制作工藝包括:紫外光刻(UV),電子束刻蝕(EBL),聚焦離子束刻蝕(FIB),雙光束干涉等。LiNbO_3晶體自身具有電光效應(yīng),因而選用LiNbO_3晶體作為襯底制備而成的波導(dǎo)光柵可實(shí)現(xiàn)電控調(diào)諧。本文以x切LiNbO_3晶體作為襯底,通過光刻及鈦擴(kuò)散工藝制作出二次鈦擴(kuò)散長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵。提出利用LiNbO_3波導(dǎo)制備工藝一次性制備的長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵及高階Bragg波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu),并運(yùn)用光刻及退火質(zhì)子交換工藝一次性制作出長(zhǎng)周期及高階Bragg波導(dǎo)光柵。具體工作內(nèi)容如下:第一,對(duì)二次鈦擴(kuò)散長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)及特性進(jìn)行研究。理論上分析了光柵柵長(zhǎng)及光柵周期的變化對(duì)透射譜特性的影響。耦合系數(shù)一定時(shí),柵長(zhǎng)增加,零值帶寬減小,光柵透射率先減小后增大。完全耦合時(shí),透射率最小,且周期越大,中心波長(zhǎng)越大。實(shí)驗(yàn)上利用光刻及鈦擴(kuò)散工藝在LiNbO_3單模波導(dǎo)上制作了周期為420微米的二次鈦擴(kuò)散長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵,并對(duì)光柵透射譜的測(cè)量進(jìn)行了探究。第二,提出利用LiNbO_3波導(dǎo)制備工藝一次性制備的長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)。理論上分析了波導(dǎo)寬度差、光柵柵區(qū)傾角的變化對(duì)透射譜特性的影響。隨著波導(dǎo)寬度差增大,零值帶寬減小,透射率呈現(xiàn)周期性變化。隨著柵區(qū)傾角減小,零值帶寬減小幅度變緩,透射率變化的周期變大。實(shí)驗(yàn)上利用光刻及退火質(zhì)子交換工藝在LiNbO_3晶片上一次性制作出周期為百微米量級(jí)的長(zhǎng)周期波導(dǎo)光柵,并對(duì)光柵透射譜的測(cè)量進(jìn)行了探究。第三,提出利用LiNbO_3波導(dǎo)制備工藝一次性制備的高階可調(diào)諧Bragg波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)。理論上分析了占空比,波導(dǎo)寬度差,柵區(qū)傾角,外加電壓等參數(shù)的變化對(duì)光柵反射譜的影響。隨著占空比增大,折射率調(diào)制度呈現(xiàn)周期性變化。在最佳占空比下,波導(dǎo)寬度差增大,最大反射率及零值帶寬均增大,中心波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向偏移。隨著柵區(qū)傾角的減小,最大反射率及零值帶寬增量幅度減小,中心波長(zhǎng)偏移量減小。隨著外加電壓增大,光柵反射譜形狀不變,中心波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向偏移。實(shí)驗(yàn)上利用光刻及退火質(zhì)子交換工藝在LiNbO_3晶片上一次性制作出周期為微米量級(jí)的高階Bragg波導(dǎo)光柵,并對(duì)光柵光譜進(jìn)行了測(cè)量及分析。
[Abstract]:With the application of integrated optical devices, such as waveguide gratings, the research of waveguide gratings is becoming more and more extensive. Waveguide gratings can be fabricated on LiNbO_3 crystals, polymers, glass and other materials. At present, the common fabrication techniques include: UV lithography, electron beam etching, focused ion beam etching, double beam interference and so on. Linbo _ 3 crystal has its own electro-optic effect. Therefore, the waveguide grating fabricated by LiNbO_3 crystal as substrate can be electrically tuned. In this paper, the secondary titanium diffusion long-period waveguide grating is fabricated by photolithography and titanium diffusion on x cut LiNbO_3 crystal substrate. Long period waveguide gratings and high order Bragg waveguide gratings fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process are proposed. Long period and high order Bragg waveguide gratings are fabricated by photolithography and annealing proton exchange technology. The main contents are as follows: first, the structure and characteristics of the second-order titanium diffusion long-period waveguide grating are studied. The influence of grating gate length and grating period on transmission spectrum is analyzed theoretically. When the coupling coefficient is constant, the grating length increases, the zero bandwidth decreases, and the grating transmission decreases first and then increases. When fully coupled, the transmissivity is the smallest, and the longer the period is, the greater the central wavelength is. Using photolithography and titanium diffusion technique, a 420-micron second-order titanium diffusion long-period waveguide grating was fabricated on LiNbO_3 single-mode waveguide. The measurement of the transmission spectrum of the grating was investigated. Secondly, the long period waveguide gratings fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process are proposed. The influence of waveguide width difference and grating dip angle on the transmission spectrum is analyzed theoretically. With the increase of waveguide width difference, the zero bandwidth decreases and the transmittance changes periodically. With the decrease of the inclination angle of the gate region, the amplitude of the zero bandwidth decreases and the period of the transmissivity increases. Using photolithography and annealing proton exchange process, the long period waveguide grating with a period of 100 micron order was fabricated on LiNbO_3 wafer at one time, and the measurement of the transmission spectrum of the grating was investigated. Thirdly, a high order tunable Bragg waveguide grating structure fabricated by LiNbO_3 waveguide fabrication process is proposed. The effects of the parameters such as duty cycle, waveguide width difference, grating dip angle and applied voltage on the grating reflectance spectrum are analyzed theoretically. With the increase of duty cycle, the refractive index modulation changes periodically. Under the optimal duty cycle, the waveguide width difference increases, the maximum reflectivity and zero bandwidth increase, and the center wavelength shifts to the long wave direction. The maximum reflectivity and the increment amplitude of zero bandwidth decrease with the decrease of the inclination angle of the gate, and the center wavelength offset decreases. With the increase of applied voltage, the shape of the grating reflectance spectrum is invariant, and the center wavelength shifts to the direction of long wave. High-order Bragg waveguide gratings with a period of micron order are fabricated on LiNbO_3 wafer by photolithography and annealing proton exchange process. The spectrum of the grating is measured and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN25

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本文編號(hào)：1895611